电缆无电焊接专用焊钳的设计

孙立明 李志尊 韩校粉 王艳 刘冬芳

摘  要：设计一种电缆无电焊接专用焊钳，与焊接模具和焊药配合使用，可在无电源气源等能源和大型设备的条件下，对损坏的电缆进行永久性修复连接。专用焊钳能够固定可拆分式的焊接模具，并将被焊接电缆与焊接模具相对固定，携带方便、操作简单和可靠性高。

关键词：电缆;无电焊接;焊钳;设计

中图分类号：TM249.7 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）02-0083-02

Abstract： A special welding clamp for cable non-electric welding is designed， which can be used together with welding mould and welding flux. It can repair and connect the damaged cable permanently under the condition of no power source， gas source and other energy and large equipment. The special welding clamp can fix the detachable welding mould， and fix the welding cable and the welding mould relatively， which is convenient to carry， simple to operate and highly reliable.

Keywords： cable; non-electric welding; clamp; design

引言

在電力的传输过程中，电缆的完整性是电力输送的先决条件，而当电缆因各种意外情况发生断路，尤其是在地震、火灾、重大事故等特殊情况下如何快速将其修复，并不影响电力的传输就显得尤为重要。目前常用的电缆连接方法中，手工打结的连接可靠性低，其余方法都需要使用电源、气源或大功率设备，无法满足特殊条件下的快速修复需求。因此，设计一种专用焊钳与焊接模具和焊药配合使用，可满足无外界能源条件下的电缆应急抢修需求。

1 电缆无电焊接原理

电缆无电焊接原理是采用自蔓延高温合成原理和传统熔焊技术[1-3]，利用自蔓延高温合成反应的放热和产生的熔融金属，熔化并连接损断的电缆。具体方法是将断开的电缆固定在装有焊药的焊接模具中导线孔内（见图1），由专用焊钳定位固定，在燃烧室内引燃焊药发生燃烧合成反应释放大量热量，生成的高温熔融金属将阀门融化，经导流孔流入到成型室中，进而融化被焊接电缆的两端，实现电缆的永久性焊连。

2 专用焊钳设计

2.1 整体结构

为保证电缆的焊接质量，专用焊钳必须将焊接模具和被焊电缆进行定位和固定，并且整个焊接过程中焊药燃烧产生大量热量致使焊接模具温度升高，不宜直接用手接触，也必须使用焊钳进行操作。

根据电缆焊接过程的要求，设计一种专用焊钳，在焊接前，将被焊接的电缆与模具的导线孔相对固定，然后把焊接模具的左右部分合紧;焊接结束后，打开焊接模具的左右部分，取出导线。专用焊钳整体结构如图2所示，可以分为模具夹紧固定装置和电缆夹紧固定装置两大部分。

2.2 模具夹紧固定装置

模具固定装置具体结构如图3所示。包括定位销、左右底板、左右连接板、左右摆杆、摆杆套和锁紧钩。定位销通过螺钉固定在左右底板上，左底板有两个定位销，左焊接模具通过两个定位销与左底板定位，右底板有一个定位销，右焊接模具通过一个定位销与右底板定位，并可以绕定位销进行水平转动，左右底板上的三个定位销可实现三点定位，让左右焊接模具的燃烧室及成型室靠在一起形成一个腔体，用于装满焊药和满足后期电缆焊接成型需求。左右底板的两端分别装有左右连接板，连接板通过螺钉将底板和摆杆连接成一个整体。两个摆杆通过固定轴连接，形成一个简易的剪叉结构，左右摆杆上开有锁紧孔，用于锁紧焊接模具。当进行焊接导线时，打开左右摆杆，将被焊接电缆放入焊接模具的导线孔中，利用电缆夹紧固定装置将电缆夹紧固定，通过转动左右摆杆使左右焊连模具闭合，用带有弹簧的锁紧钩将摆杆锁紧，进行焊接。焊接完毕后，摘掉锁紧钩，转动摆杆即可打开焊接模具。

2.3 电缆夹紧固定装置

电缆夹紧固定装置可以将被焊接电缆两端与焊接模具相对固定，防止被焊接电缆的两端发生错位移动，影响焊接质量。导线夹紧装置的具体结构如图4所示。推杆定位块可以在左连接板的第一个定位槽中调整位置，并通过螺钉固定，夹紧固定轴可以在左连接板的第二个定位槽中调整位置，并通过螺钉固定。固定完毕后，推杆、移动块、连杆和夹紧杆构成一个具有放大作用的六杆机构[4]。当推杆在推杆定位块的滑槽内滑动较小距离时，带动移动块直线移动，拉动连杆和上、下夹紧杆转动，可使上、下夹紧杆绕固定轴转过较大角度，便于夹紧块的放松和夹紧。与夹紧杆固定的上、下夹紧块的夹紧面为带有圆弧形凹槽，可以用于夹紧不同规格的电缆，具有一定的通用性。

3 实际应用效果

专用焊钳和焊接模具及焊药配合使用，可实现对电缆的永久性连接，焊接后效果如图5所示，经过测试，接头处的力学性能高于原电缆的力学性能，导电性能和载流能力与被焊电缆相当，优于锡焊和手工打结两种方法，满足应急抢修需要。该焊钳不仅可以焊接单一规格的电缆，还可以适用一定范围内的多种规格电缆，如需要焊接其他规格的电缆，只需要更换不同规格的夹紧块即可。

4 结束语

电缆无电专用焊钳适用于无外界电源、气源等设备的条件下，快速完成对电缆的永久连接，例如在野外修复受损坏的电力电缆，或在地震、火灾发生后，修复受损坏的输电线路等特殊情况下的电缆连接所使用，操作简单，携带方便，具有较大的市场推广价值。

参考文献：

[1]邹家生.材料连接原理与工艺[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.

[2]李卓然，冯吉才，曹健.自蔓延高温合成连接技术研究进展[J].宇航材料工艺，2004（3）：51-53.

[3]张喜泽，宗曦华.高温超导电缆导体焊接工艺研究[J].电线电缆， 2010（2）：17-18.

[4]彭文生，李志明，黄花梁.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2002.